Betriebssysteme. Tafelübung 0. Erste Schritte. Olaf Spinczyk. Agenda.

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1 Betriebssysteme Tafelübung 0. Erste Schritte Olaf Spinczyk AG Eingebettete Systemsoftware Informatik 12, TU Dortmund Agenda Organisatorisches Grundlagen C-Programmierung UNIX-Benutzerumgebung Terminal, Shell UNIX-Kommandos GNU Compiler Collection (gcc) Aufgabe 0: Erste Schritte in C 2

2 Organisatorisches: Übungsaufgaben Theoriefragen und praktische Programmieraufgaben Vorstellung der neuen Aufgaben in der Tafelübung Bearbeitung in Dreiergruppen Gruppenmitglieder sollten in derselben TÜ angemeldet sein Hilfestellung: betreute Rechnerübung! INPUD-Forum ( Abgabe abhängig von Woche der Übung über ASSESS: Kalenderwochen 17,19,21,...: Donnerstag 10:00 bevor nächstes Blatt erscheint Kalenderwochen 18,20,22,..: Dienstag 10:00 nachdem das nächste Blatt erschienen ist 3 Organisatorisches: Übungsaufgaben Aufgabenblätter auf der Veranstaltungswebsite Übungsvorbesprechungsfolien ebenfalls unter dieser URL Musterlösungen werden NUR in der Übung präsentiert! notwendig für erfolgreiche Übungsteilnahme (Studienleistung): mindestens 50% der Punkte in jedem Aufgabenblatt (A0 inklusive!) Bestehen der Studienleistung ist Voraussetzung für die Klausurzulassung! 4

3 UNIX-Benutzerumgebung Umgebung, Terminal, Shell UNIX-Kommandos GNU Compiler Collection (gcc) 5 Benutzerumgebung, Terminal diese Punkte machen (u.a.) einen UNIX-Account aus: Benutzername Identifikation (User-ID und Group-IDs) Home-Directory eingestellte Login-Shell Terminal Kommandozeile früher: dedizierte Endgeräte zur Kommunikation mitzentralrechner heute: Terminalemulation (z.b. xterm, Konsole, gnome-terminal) 6

4 Terminal-Sonderzeichen (1) einige Zeichen haben unter UNIX besondere Bedeutung Funktionen: u.a. Korrektur von Tippfehlern Steuerung der Bildschirm-Ausgaben Einwirkung auf den Ablauf von Programmen Zuordnung Zeichen Funktion leider nicht einheitlich kann mit einem Kommando (stty(1)) verändert werden 7 Terminal-Sonderzeichen (2) Übersicht: <Backspace> letztes Zeichen löschen <Ctrl>-U alle Zeichen der Zeile löschen <Ctrl>-C Interrupt Programm abbrechen <Ctrl>-Z Stop Programm wird angehalten <Ctrl>-D End Of File <Ctrl>-S / <Ctrl>-Q Bildschirmausgabe anhalten/fortsetzen auf deutschen Tastaturen: <Strg> statt <Ctrl> 8

5 UNIX-Kommandointerpreter: Shell meist stehen verschiedene Shells zur Verfügung: sh, ksh, csh, tcsh, bash, zsh... auf GNU-Systemen gebräuchlich: bash beim Öffnen eines Terminals startet die ausgewählte Login- Shell Wechsel der Login-Shell: chsh(1) 9 Umgebungsvariablen Setzen durch = BROWSER=firefox Gilt nur für die aktuelle Terminal-Sitzung Sollten daher in Dateien definiert werden, die vom Interpreter beim Start ausgelesen werden! Beispieldateien: ~/.bashrc, ~/.profile, /etc/bash.bashrc Alternativ werden Variablen durch export(1) gesetzt und an aufgerufene Programme vererbt export BROWSER=firefox Variablen werden durch ein $ expandiert Beispiel: echo $BROWSER gibt firefox aus env gibt alle gesetzten Umgebungsvariablen aus 10

6 Aufbau eines UNIX-Kommandos UNIX-Kommandos bestehen aus Kommandoname (der Name einer Datei, in der ein ausführbares Programm oder eine Kommandoprozedur für die Shell abgelegt ist) nach dem Kommando wird automatisch in allen Verzeichnissen gesucht, die in der Umgebungs-Variable PATH gelistet sind Die Pfade in PATH werden durch einen Doppelpunkt : getrennt daher kann man normalerweise ls schreiben statt /bin/ls 11 Aufbau eines UNIX-Kommandos UNIX-Kommandos bestehen aus einer Reihe von Optionen und Argumenten Abtrennung Kommandoname/Optionen/Argumente durch Leerzeichen oder Tabulatoren Optionen sind meist einzelne Buchstaben mit einem vorangestellten - (Minuszeichen) (z.b. ls -l ) Argumente sind häufig Namen von Dateien, die von einem Kommando verarbeitet werden 12

7 UNIX-Kommandos man-pages Dateisystem Benutzer Prozesse diverse Werkzeuge Texteditoren 13 man-pages aufgeteilt in verschiedene Sections (mehr infos: man man) (1) Kommandos (2) Systemaufrufe (3) C-Bibliotheksfunktionen (5) Dateiformate (spezielle Datenstrukturen etc.) (7) Verschiedenes (z.b. IP, GPL, Zeichensätze,...) man-pages werden normalerweise mit der Section zitiert: printf(3) sonst teilweise mehrdeutig (printf(1) vs. printf(3))! Aufruf unter Linux: man [section] Begriff z.b. man 3 printf Suche nach Sections: man -f Begriff Suche nach Stichwort: man -k Stichwort 14

8 Dateisystem - Navigation cd ls Verzeichnis wechseln; Terminalintrinsik. aktuelles Verzeichnis.. übergeordnetes Verzeichnis - Verzeichnis, in dem man vor der letzten Navigation war Ohne Argument navigiert cd in das Heimmverzeichnis des Nutzers Verzeichnis auflisten; wichtige Optionen: -l langes Ausgabeformat -a auch mit. beginnende Dateien und Verzeichnisse werden gelistet pwd Aktuelles Verzeichnis ausgeben Üblicherweise wird ~ zum Heimverzeichnis expandiert: cd ~/Downloads navigiert also z.b. zu /home/nutzer/downloads (cd ~USERNAME wechselt in das Verzeichnis des Benutzers USERNAME ) 15 Dateisystem Manipulation chmod Zugriffsrechte einer Datei ändern cp Datei(en) kopieren mv Datei(en) verlagern (oder umbenennen) ln Datei linken (weiteren Verweis auf dieselbe Datei erzeugen) ln -s symbolischen Link erzeugen rm Datei(en) löschen mkdir rmdir Verzeichnis erzeugen Verzeichnis löschen (muss leer sein!) 16

9 Benutzer id, groups who eigene Benutzer-ID, Gruppenzugehörigkeit am Rechner angemeldete Benutzer Zum Nachschlagen: getuid(2) getgid(2) gibt die NutzerID zurück (C-Programmschnittstelle) gibt die HauptgruppenID zurück (C-Programmschnittstelle) und weitere! Viele Funktionen der C-Standardbibliothek besitzen einen Handbucheintrag! (3) 17 Prozesse ps Prozessliste ausgeben -u x Prozesse des Benutzers x -ef top -o cpu alle Prozesse (-e), ausführliches Format (-f) Prozessliste, sortiert nach aktueller Aktivität kill <pid> Prozess abschießen (Prozess kann aber dennoch geordnet terminieren oder sogar ignorieren) kill -9 <pid> Prozess gnadenlos abschießen (Prozess kann nicht mehr hinter sich aufräumen oder ignorieren) 18

10 SIGTERM vs. SIGKILL Quelle: Daniel Stori ( CC BY-NC-ND SIGTERM vs. SIGKILL Quelle: Daniel Stori ( CC BY-NC-ND

11 SIGTERM vs. SIGKILL Quelle: Daniel Stori ( CC BY-NC-ND diverse Werkzeuge cat more, less head, tail cal wc grep, fgrep, egrep find sed tr date cut sort Dateien hintereinander ausgeben Dateien bildschirmweise ausgeben Anfang/Ende einer Datei ausgeben (10 Zeilen) Kalender im Terminal anzeigen Zeilen, Wörter und Zeichen zählen nach bestimmten Mustern o. Wörtern suchen Dateibaum durchlaufen Stream-Editor, z.b. zum Suchen/Ersetzen Zeichen aufeinander abbilden oder löschen Datum auf diverse Art und Weise ausgeben einzelne Felder aus Zeilen ausschneiden sortieren 22

12 Texteditoren Geschmackssache aber einen solltet ihr beherrschen! Klassiker mit Nerdfaktor: vim, emacs (mit graphischem Frontend: xemacs, gvim) Minimalisten: pico, nano weitere mit X-Frontend: kate, gedit, geany, Eclipse, QTCreator,... zum Programmieren nicht geeignet: Office-Programme (MS Word, LibreOffice Writer, ) 23 GNU Compiler Collection ursprünglich: GNU C Compiler mittlerweile: Sammlung von verschiedenen Compilern (u.a. C, C++, Java, Objective-C, Fortran 95,...) viele versch. Zielplattformen (x86, AMD64, ARM, IA-64...) C-Compiler: gcc Compilieren und Linken eines C-Programms: -Wall alle Warnungen ausgeben -o <Ziel> Name für ausführbare Datei weitere nützliche Parameter (siehe man-page): -Werror, -ansi, -Wpedantic, -D_POSIX_SOURCE Warnungen sind grundsätzlich ernstzunehmen und zu beseitigen, daher möglichst immer mit -Werror übersetzen! 24

13 Übung macht den Meister! mit UNIX-Umgebung experimentieren in der Rechnerübung, in der Linux-VM von der BS-Website, oder in einer eigenen Linux-Installation 25 Grundlagen C-Programmierung Foliensatz C-Einführung ( bis Folie 23 ) 26

14 Aufgabe 0: Erste Schritte in C Programm: /* sum_n.c: Addiert alle Zahlen von 1 bis n */ #include <stdio.h> int sum_n(int n) { int i = 1, res = 0; while (i <= n) res += i++; return res; } int main() { printf( %d\n, sum_(5)); return 0; } compilieren/linken: hsc@uran:~/bs/a0$ gcc -Wall -o sum_n sum_n.c sum_n.c: In function main : sum_n.c:9: warning: implicit declaration of function sum_ /tmp/cckcnwmh.o: In function `main': sum_n.c:(.text+0x3e): undefined reference to `sum_' collect2: ld returned 1 exit status hsc@uran:~/bs/a0$ Da haben wir uns wohl vertippt Aufgabe 0: Erste Schritte in C Programm: /* sum_n.c: Addiert alle Zahlen von 1 bis n */ #include <stdio.h> int sum_n(int n) { int i = 1, res = 0; while (i <= n) res += i++; return res; } int main() { printf( %d\n, sum_n(5)); return 0; } compilieren/linken: hsc@uran:~/bs/a0$ gcc -Wall -o sum_n sum_n.c hsc@uran:~/bs/a0$ ls sum_n sum_n.c ausführen: hsc@uran:~/bs/a0$./sum_n 15 hsc@uran:~/bs/a0$ 28

15 Speicheradressen von Variablen ausgeben Möglich durch den Adressoperator & printf() Formatzeichen ist %p #include <stdio.h> int main(void) { int x; printf( Die Variable x ist an Adresse %p.\n, (void *)&x); return 0; } 29